岩石损伤

摘要： 为了对岩石损伤本构方程有更深入的研究,基于D_P准则和岩石微元强度服从Weibull分布的概念,经过详细的推导,得出了本构方程的表达式。在此基础上,基于材料存在应变阈值的事实,结合岩石全应力-应变曲线,对本构方程做了分段处理。提出了两种求取分布参数的方法,并进行了修正。研究表明:基于应变阈值的本构方程与曲线的拟合更加接近实际情况,分布参数的两种求取方法分别侧重于试验和计算,与围压拟合从而对参数进行修正,提高了本构方程的普遍性。

摘要： 采用小型爆破试验方法,开展不同束状孔间距、不同当量大孔间距条件下的爆破损伤试验。结果显示,单束孔或单个当量大孔爆破时,药包侧面爆破损伤范围较两端大,且损伤岩石的纵波速度较低。随离药包的距离增加,爆破损伤变量值呈指数下降,当量大孔损伤变量值较束状孔的下降更快。在爆破近区(x5.56D_(0)),束状孔损伤变量值较当量大孔的高。束状孔组与当量大孔组爆破时,组间距增加,组间岩石的损伤变量值下降。相同间距条件下,束状孔间岩石的爆破损伤变量值大于或等于当量大孔损伤变量值。束状孔/当量大孔间距1.5 m(16.67D_(0))、2.0 m(22.22D_(0))时,在组间的爆破叠加破坏作用较单孔损伤变量值增加30%~40%。

摘要： 西南地区红层泥岩分布广泛,常用于工程填筑施工,其遇水易崩解特性常对工程填筑体的稳定性产生不良影响,因此,研究红层泥岩不同浸水条件下单轴抗压强度和浸水-风干循环崩解的变化规律具有重要的工程意义。利用红层泥岩中常见的粉砂质泥岩开展了单轴抗压试验和浸水循环实验,对不同浸水条件的红层软泥岩样品的吸水量、吸水率、单轴抗压强度、弹性模量和峰值应变进行测试;对样品浸水-风干崩解过程进行观测记录,并讨论了干湿环境交替对泥岩单轴抗压强度性能和崩解规律的影响。研究结论如下:①随着样品单次浸水过程的进行,样品的含水率与单轴抗压强度、弹性模量、峰值应变呈负相关;②样品在单次浸水过程中软化度明显增大,静置后样品外部先产生垂直层理方向裂隙,后垂直层理方向裂隙和平行层理方向裂隙逐渐闭合,使样品软化度小幅度变小,说明泥岩强度损伤主要发生在每次干湿环境交替过程的浸水过程中;③样品在多次浸水过程中,崩解过程不断进行,其转折点在第六次和第八次浸水循环,样品崩解频率加剧,在第12次浸水循环后,崩解物颗粒级配趋于稳定。

摘要： 通过理论和模拟试验结合的方法,分析了基于双向聚能爆破作用下煤矿巷道围岩定向断裂规律以及不同炮孔间距双孔聚能爆破围岩裂隙扩张延伸规律。分析表明:通过4+4+3+3+2方式的单孔装药结构的双向聚能爆破可以有效地定向断裂顶板,另外在炮孔的应力波叠加作用下裂纹进一步地扩展。模拟试验钻孔窥视显示,当炮孔间距为500 mm时,孔间形成良好的贯通裂纹,顶板断裂效果最佳。

摘要： 基于深中通道水下沉管隧道基槽凿岩工程,采用数值模拟方法研究了重锤凿岩棒受力状态和凿岩棒下落过程的速度变化规律以及凿岩棒凿击岩石的损伤发育特征,分析了不同水深、不同冲击速度、不同凿击次数对岩石破坏和损伤的影响规律。结果表明:凿岩棒下落过程中速度先线性增加然后增加幅度逐渐降低,最终趋于稳定的收尾速度;在凿岩棒凿击岩石过程中,其速度不断下降并伴随着岩石损伤的累积;水深与岩石的损伤呈负相关关系,而冲击速度和凿击次数与岩石的损伤呈正相关关系。

摘要： 微波加热预处理岩石可使岩石内部产生热损伤,使岩石强度降低,提高破岩效率。本文主要对微波照射下岩石损伤影响因素研究现状进行概述,以便后续科研工作者结合岩石损伤影响因素,选择最佳微波照射组合方式,提高微波辅助机械破岩的效率。

摘要： 为了研究不同含水状态岩石损伤演化特性,利用RMT-150C岩石力学试验机、AEwin-USB型声发射信号采集系统和KBD5电磁辐射采集系统,对干燥、自然和饱水状态下的红砂岩进行单轴压缩声电信号监测试验.基于岩石破坏过程中声发射振铃计数、电磁辐射脉冲数和应力变化,建立了砂岩损伤演化模型.结果表明:声发射、电磁辐射信号和损伤变量特征曲线均与岩石应力应变曲线有着较好的一致性;砂岩损伤演化过程可分为初始损伤、损伤持续增长和损伤快速增长三个阶段,随着损伤程度的加深,振铃计数和脉冲数也随之增加;在初始损伤和损伤持续增长阶段中,饱水状态岩样在该阶段的振铃计数和脉冲数占其累计振铃计数和脉冲数的比例最高,自然状态其次,干燥状态最低,而在损伤快速增长阶段则相反.

摘要： 通过室内三轴加载及声发射同步试验,研究了完整及损伤石灰岩在围压作用下变形破裂的声发射机理.试验研究表明:损伤石灰岩贯通破坏时,岩石轴向应力突降与声发射参数值突增时间具有一致性,沿着1条主裂缝发生贯通破坏;完整石灰岩贯通破坏时,岩石轴向应力突降时间滞后于声发射参数值突增时间,出现多条裂缝;声发射参数值可作为评估危险石灰岩稳定性的有效指标.

摘要： 声发射技术在岩土工程等领域得到了广泛的应用,通常根据Kaiser效应测试岩石地应力,根据声发射事件的时空分布分析岩石内部损伤状态.介绍岩石中形成声发射的原理及表征参数,阐述Kaiser效应地应力测试和岩石破裂空间定位的原理及影响测试结果的主要因素,系统分析基于声发射表征参数的岩石损伤力学及分形特性的研究进展.针对目前岩石声发射的研究现状,指出Kaiser效应地应力测试、岩石声发射空间定位和岩石损伤力学等方面存在的问题,主要表现在Kaiser效应地应力测试点显现度的影响因素复杂,岩石破裂的声发射空间定位精度有待提升,基于声发射的岩石损伤机理认识不足及分形维数临界值难以统一.

摘要： 为了研究孔间延期对台阶爆破效果的影响,基于ABAQUS进行双孔双坡面台阶精确延时爆破的数值模拟研究,分析不同延时爆破条件下双孔台阶结构的应力波传播规律、拉伸与压缩损伤发展和振动效应.结果表明:越接近于自由表面,岩体中的质点应力峰值和振速峰值越大,损伤区域越明显;在台阶顶面,随着爆心距的增加,各测点Y向(水平)振速峰值呈现出先减小后增加之后再减小的趋势,同时最大Y向(水平)振速测点位于150 mm(1.25倍孔距)处,Z向(竖直)振速峰值随爆心距的增加逐渐减小;随着孔间延时的增加,岩体损伤单元体积(D>0.6)在小范围内降低后不断增大,并于孔间延时为60μs时达到峰值,且随着延时的进一步增加,损伤体积逐渐降低并趋于稳定值;同时,岩石内两孔间测点应力在孔间延时为60μs时达到峰值,台阶顶面处振动效应逐渐降低并于50μs时趋于稳定;孔间延时为60μs,也即是0.5 ms/m(孔间延时与孔距比值)为本模型最佳爆破孔间延时.

摘要： 将岩石损伤演化看成破坏微元的增长过程,借助生态学中的logistic方程,建立损伤本构模型,理论推导模型参数的表达式,探讨其物理意义.并通过实验验证模型的准确性,参数r反映了岩石损伤演化速度和强度特性,a反映了岩石强度特性和峰后破坏的脆性程度.

摘要： 利用ALE(arbitrary lagrange-euler)算法,考虑到一般情况下岩石处于高围压状态,建立了高压水射流冲击高围压岩石的数值模型.分析了高压水射流冲击下高围压岩石的损伤演化过程,指出岩石破碎过程呈阶跃式;通过对比无围压状态下岩石和高围压状态下岩石在高压水射流作用下破碎坑演化情况,指出处于高围压状态下的岩石损伤沿轴向的演化速率明显低于无围压状态下的岩石,沿径向的损伤演化受围压影响较小.通过分析4个典型单元在不同速度射流冲击下损伤演化情况,表明在提高射流速度可明显提高射流破岩效率,并在理论上对射流速度与射流破岩性能的关系进行了解释.

摘要： 基于岩石应变强度理论和岩石强度的随机统计分布假设,采用损伤力学理论,并考虑了岩石存在初始空隙(即有初始损伤)和岩石在破裂后还存在残余强度的影响,引入了损伤修正参数,建立了能够反映残余强度的不同围压下岩石损伤统计本构模型。在建立本构模型过程中,探讨了围压与损伤修正参数的关系,使本构模型更加有效地反映三轴压缩条件下岩石的应力应变曲线,通过与三轴压缩试验实测结果对比,证明模型可以很好地反映三轴受压状态下岩石的应力-应变关系。

摘要： 本文以岩石材料的CT图像为研究对象,提出了一种CT图像分析方法.利用数字图像增强技术实现了CT图像的伪彩色增强并根据数字图像灰度直方图技术分析了岩石损伤演化规律,不仅从视觉上可直观地观察到岩石的损伤演变情况而且可准确、定量地分析损伤演变过程.根据数字图像分割技术将CT图像分为岩石区和损伤区(包括孔隙、微裂纹和人眼很难观察到的微损伤),获得CT图像的真实细观结构.结合损伤力学的思想,定义了以像素点个数为基准量的损伤变量,损伤变量与偏应力间的曲线很好地反映了岩石损伤演化过程,证明了所提出的方法是可行有效的.

摘要： 本文利用细观力学的Eshelby等效夹杂方法建立了考虑损伤和无损岩石塑性变形的Helmholtz自由比能函数,并用连续损伤介质力学方法推导出了考虑损伤和无损岩石塑性变形耦合的岩石弹塑性损伤本构关系,给出了损伤演化方程和塑性应变发展方程,该模型还反映了岩石损伤部分不能承受拉应力等力学特性.

摘要： 岩石作为边坡、地下硐室围岩的介质，建筑物的基础，其力学特征及稳定性直接影响结构和建筑物的安全。通过引入损伤理论和Kachanov损伤演化规律,并结合耗散材料的不可逆热力学理论基础,提出一种可反映岩石加速蠕变过程的黏弹塑性损伤体元件模型;将其与能描述衰减与稳定蠕变阶段的Burgers元件模型进行串联复合,构建出可反映岩石蠕变全过程尤其是加速蠕变特点的岩石损伤模型;通过与试验曲线的对比分析,该模型不仅能较好地模拟岩石从减速到加速的蠕变全过程,而且物理意义清晰、计算简便,可以很好地描述岩石的蠕变特性.

摘要： 岩石爆破机理是一个复杂的问题,目前理论研究还不是很成熟.根据以往经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,是无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;采用细观力学方法可以深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程的有效手段.岩石爆破损伤断裂的机理是以岩石爆破机理和岩石细观损伤力学为理论的.分析研究现有岩石爆破模型的基础上,指出了现有的岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向.基于岩石细观损伤的机制,利用损伤力学原理和Lemaitre等效应变假设,提出了岩石细观损伤的演化方程.根据水中爆炸实验,分析激波对水泥试样的损伤特性;以及现状和今后进展.

摘要： 在高边坡、隧道和地下厂房等重要工程结构安全监测体系中，边坡岩体和地下围岩自由表面的变形量监测是非常重要的指标。本文采用三维数字图像相关技术，测量了锦屏一级水电工程现场大理岩在双轴压缩破坏过程中自由表面的三维空间形貌和全场法向位移分布。通过分析比较三维空间形貌和岩样切割线分布形态，证明该方法具有较高的精度。两组双轴压缩下岩石自由面全场法向位移分布数据都表明：自由面破坏裂纹并没出现在发生最大法向位移区域，而是出现在法向位移等高线相对密集的区域。因此法向位移等高线相对密集的区域比最大法向位移发生的区域史容易出现张拉效应，也就更容易产生破坏裂纹。基于以上结论，可以通过自由面泫向位移场等高线的分布情况，来判断自由面破坏裂纹出现可能性较大的区域。数字图像相关技术是一种能用于结构损伤预测和破坏监测的工程方法，可用于岩石边坡、地下洞室等工程现场的岩体损伤破坏监测。

摘要： 在高边坡、隧道和地下厂房等重要工程结构安全监测体系中，边坡岩体和地下围岩自由表面的变形量监测是非常重要的指标。本文采用三维数字图像相关技术，测量了锦屏一级水电工程现场大理岩在双轴压缩破坏过程中自由表面的三维空间形貌和全场法向位移分布。通过分析比较三维空间形貌和岩样切割线分布形态，证明该方法具有较高的精度。两组双轴压缩下岩石自由面全场法向位移分布数据都表明：自由面破坏裂纹并没出现在发生最大法向位移区域，而是出现在法向位移等高线相对密集的区域。因此法向位移等高线相对密集的区域比最大法向位移发生的区域史容易出现张拉效应，也就更容易产生破坏裂纹。基于以上结论，可以通过自由面泫向位移场等高线的分布情况，来判断自由面破坏裂纹出现可能性较大的区域。数字图像相关技术是一种能用于结构损伤预测和破坏监测的工程方法，可用于岩石边坡、地下洞室等工程现场的岩体损伤破坏监测。

摘要： 在高边坡、隧道和地下厂房等重要工程结构安全监测体系中，边坡岩体和地下围岩自由表面的变形量监测是非常重要的指标。本文采用三维数字图像相关技术，测量了锦屏一级水电工程现场大理岩在双轴压缩破坏过程中自由表面的三维空间形貌和全场法向位移分布。通过分析比较三维空间形貌和岩样切割线分布形态，证明该方法具有较高的精度。两组双轴压缩下岩石自由面全场法向位移分布数据都表明：自由面破坏裂纹并没出现在发生最大法向位移区域，而是出现在法向位移等高线相对密集的区域。因此法向位移等高线相对密集的区域比最大法向位移发生的区域史容易出现张拉效应，也就更容易产生破坏裂纹。基于以上结论，可以通过自由面泫向位移场等高线的分布情况，来判断自由面破坏裂纹出现可能性较大的区域。数字图像相关技术是一种能用于结构损伤预测和破坏监测的工程方法，可用于岩石边坡、地下洞室等工程现场的岩体损伤破坏监测。

摘要： 本发明公开了一种确定岩石裂纹起裂应力和损伤应力的方法及系统，用于岩石工程中的现场围岩剥落强度估计技术领域，包括以下步骤：获取待测岩石试验样本；对试验样本进行单轴压缩试验，确定试验样本的试验数据；分别做轴向应力、轴向应变随时间变化的关系曲线并进行曲线拟合，求出拟合后的曲线导数表达式；根据弹性力学理论确定岩石样本的轴向裂纹扩展速率表达式，并将曲线导数表达式代入轴向裂纹扩展速率表达式中，求出轴向裂纹扩展速率；构建函数曲线，并根据曲线第一函数零点、第二函数零点分别确定裂纹起裂应力和损伤应力。本发明能够避免了传统起裂应力、损伤应力计算方法因主观判断带来的误差，且方法简单、适用范围广泛，结果准确。

摘要： 本发明公开了一种利用超声波检测裂隙类岩石材料损伤的分析方法，所述方法包括：对待测岩石材料同时进行声波测试和单轴压缩试验，记录试验过程中的应力、应变值与声波信号；将所得声波信号进行数据处理，得声波信号时域图，提取首波声时t，通过公式计算不同荷载作用下声波在试件内传播的波速v；将上述波速v代入公式计算波速v的n阶变化比ΔVi；根据所得ΔVi数值判别损伤点的位置。与现有技术相比，本发明可通过无量纲常量波速的n阶变化比ΔVi判断材料在加载过程中的损伤状况以及破坏点。

摘要： 本发明公开了一种考虑裂隙闭合的冻融岩石复合损伤分段模型的构建方法，其包括如下步骤：获取轴向应力‑轴向应变曲线及其裂隙闭合点，并以裂隙闭合点为分界点将曲线分为两段；构建裂隙闭合前的冻融岩石本构关系；将曲线各点的横坐标变换为ε1‑ε0；获取耦合之后的损伤变量；构建裂隙闭合后的冻融岩石本构关系；构建考虑裂隙闭合的冻融岩石复合损伤分段模型。本发明通过将冻融岩石轴向应力‑轴向应变曲线以裂隙闭合点为分界点分为两段曲线，进而分别构建出裂隙闭合前的冻融岩石本构关系及裂隙闭合后的冻融岩石本构关系，从而得到考虑裂隙闭合非线性特征的冻融岩石复合损伤分段模型，有效提高冻融岩石复合损伤统计本构关系的预测准确性。

摘要： 本发明公开了一种表达高温作用后岩石拉伸特性的损伤关系计算方法，其包括定义热损伤变量D

摘要： 本发明提供了脆性岩石损伤程度测试方法及岩石渗透性变化测试装置，包括气体注入装置、液体注入装置、四个以上的多个橡胶皮套，所述橡胶皮套与气体注入装置和液体注入装置并联连接；测试步骤包括特征应力加载、气体渗透性测试和液体渗透性测试。本发明能够对多个岩样进行气体和液体渗透性变化连续同时测试，保证了外界环境条件的统一，并且获得了不同特征应力对应的渗透性变化规律，实现了损伤程度的定量评价。同时，该测试方法方便快捷，可以为现场支护调整提供最直接的依据。

摘要： 本发明公开了一种岩石特性测试系统，包括岩石微观光学试验机，所述岩石微观光学试验机上放置有完全饱和试样，所述完全饱和试样表面设置有声发射测试系统和电阻率测试系统。其中岩石损伤演化测试方法的具体步骤为：1、将岩石微观光学试验机与声发射测试系统和电阻率测试系统并联；2、组装岩石特性测试系统；3、进行单轴压缩试验观测岩石在受载条件下的波电场参数与应变的相关性；4、定量描述岩石在受荷条件下各加载阶段表观及内部损伤；5、在单轴压缩损伤演化的各个阶段采用不同的损伤变量描述岩石损伤演化过程。本发明可实现对岩石内、外部损伤破裂全过程的全程观测，克服传统试验机对试样形状的限制。

摘要： 本发明提供一种流固耦合作用下岩石损伤程度测试方法，所述方法基于流固耦合作用下岩石损伤程度测试装置，所述装置包括围压油缸，所述围压油缸内形成压力室，所述压力室中设有套筒，所述套筒内填充岩石样本，所述岩石样本的至少周侧处于压力室内；所述套筒的顶面和底面分别设有顶面容腔和底面容腔，所述顶面容腔和底面容腔内分别设有P波传感器和S波传感器。本发明能够实现对岩石在流固耦合作用下损伤程度的定量评价，并且能够实现在有围压条件下的测量，在测试加压过程中对传感器没有影响，并且通过充分发挥声波本身特性测试岩石的损伤程度，实现了对岩石加载损伤的无损、定量、全过程测试。

摘要： 本发明根据检测爆破扰动作用前后一定区域内的岩体的电导率变化情况，揭示岩体内部损伤程度变化的原理，提供一种爆破扰动下岩石损伤程度的测定方法，具体步骤包括：岩石试件的钻取、爆破扰动作用前岩石试件电导率测定、爆破扰动作用后岩石试件电导率测定，建立岩石损伤程度与电导率、装药量和取样点与爆心位置的距离之间的关系，并根据试验数据解析之。本发明的优点是：作为一种新的爆破扰动下岩石损伤程度的无损检测手段，在丰富检测手段的同时，可根据结果判断岩石在不同爆破扰动作用下损伤情况，进而达到优化爆破参数的目的。

摘要： 本发明公开了一种湿岩石热损伤表征方法，包括：在反应釜内通入气体和反应液后，进行加热；当温度和压力达到预设条件时，开始计时，并记录温差，直至待测岩块的表面粗糙度产生预设程度的改变，测量此时待测岩块的粗糙度；根据待测岩块的粗糙度变化以及温差，获得待测岩块的表面形貌轮廓变化和损伤度。本发明还公开了一种湿岩石热损伤表征装置，包括：温压可控反应釜、图像采集装置、数据处理器、供气装置和供液装置，数据处理器根据表面图像信息获得岩石的损伤度。通过对反应液和岩石的理化性质参数，在目标条件下岩石粗糙度的变化进行表征岩石的热损伤，可充分模拟储层条件下的水岩相互作用，且能够准确获得地下条件的岩石损伤程度。

摘要： 本发明公开了一种渗流应力耦合作用下岩石损伤破裂数据化记录方法，包括：获取多个历史样本的岩石损伤破裂数据，按照预设模板进行数据存储得到数据库；根据历史样本的状态变量和特征信息，计算样本的稳定性参数；建立特征信息和稳定性参数的关联分析模型；采集工作面的特征信息，并输入到关联分析模型中，得到实时稳定性参数；若实时稳定性参数大于稳定性参数阈值，将工作面的特征信息映射到数据库中，以用于关联分析模型的验证和重构；若实时稳定性参数小于或等于稳定性参数阈值，则立即停止作业。本发明实现了对岩石损伤破裂数据的标准化处理和记录，能够为工程灾害预警提供有力的数据依托和初级预警判断。